클래스 B 전력 증폭기

콜렉터 전류가 입력 신호의 양의 반주기 동안 만 흐를 때 전력 증폭기는 class B power amplifier.

클래스 B 작업

클래스 B 동작에서 트랜지스터의 바이어 싱은 신호가 0 일 때 콜렉터 전류가없는 방식입니다. 그만큼operating point콜렉터 차단 전압으로 선택됩니다. 그래서 신호가 가해지면only the positive half cycle 출력에서 증폭됩니다.

아래 그림은 클래스 B 작동 중 입력 및 출력 파형을 보여줍니다.

신호가 적용될 때 회로는 입력의 양의 반주기 동안 순방향 바이어스되므로 콜렉터 전류가 흐릅니다. 그러나 입력의 음의 반주기 동안 회로는 역 바이어스되고 콜렉터 전류는 없습니다. 그 후only the positive half cycle 출력에서 증폭됩니다.

음의 반주기가 완전히 없기 때문에 신호 왜곡이 높아집니다. 또한 적용된 신호가 증가하면 전력 손실이 더 커집니다. 그러나 클래스 A 전력 증폭기와 비교할 때 출력 효율이 증가합니다.

단점을 최소화하고 낮은 왜곡, 고효율 및 높은 출력 전력을 달성하기 위해이 클래스 B 증폭기에는 푸시 풀 구성이 사용됩니다.

클래스 B 푸시 풀 증폭기

B 급 전력 증폭기의 효율은 A 급보다 높지만 입력의 반주기 만 사용되므로 왜곡이 높습니다. 또한 입력 전원이 완전히 활용되지 않습니다. 이러한 문제를 보상하기 위해 클래스 B 증폭기에 푸시 풀 구성이 도입되었습니다.

구성

푸시 풀 클래스 B 전력 증폭기의 회로는 베이스가 중앙 탭 입력 변압기 T _r1 의 2 차측에 연결된 두 개의 동일한 트랜지스터 T ₁ 및 T ₂ 로 구성됩니다 . 이미 터는 단락되고 콜렉터는 출력 트랜스포머 T _r2 의 1 차측을 통해 V _CC 전원을 공급 받습니다.

B 급 푸시 풀 증폭기의 회로 배열은 바이어스 저항을 사용하는 대신 트랜지스터가 차단시 바이어스된다는 점을 제외하고는 A 급 푸시 풀 증폭기와 동일합니다. 아래 그림은 푸시 풀 클래스 B 전력 증폭기의 구성을 자세히 보여줍니다.

클래스 B 푸시 풀 증폭기의 회로 작동은 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

조작

위의 그림에 표시된 클래스 B 푸시 풀 증폭기의 회로는 두 변압기가 중앙 탭으로되어 있음을 분명히합니다. 입력에 신호가 적용되지 않으면 트랜지스터 T ₁ 및 T ₂ 는 차단 상태가되어 콜렉터 전류가 흐르지 않습니다. V _CC 에서 전류가 흐르지 않으므로 전력이 낭비되지 않습니다.

입력 신호가 주어지면 입력 트랜스포머 T _r1에 적용되어 신호를 서로 180 ^o 위상이 다른 두 신호로 분할합니다 . 이 두 신호는 두 개의 동일한 트랜지스터 T ₁ 및 T _{2에 제공} 됩니다. 양의 반주기 동안 트랜지스터 T ₁ 의베이스 는 양이되고 콜렉터 전류가 흐릅니다. 동시에, 트랜지스터 T ₂ 는 음의 반주기를 가지므로 트랜지스터 T ₂ 를 차단 상태로 만들므로 콜렉터 전류가 흐르지 않습니다. 다음 그림과 같이 파형이 생성됩니다.

다음 반 사이클 동안, 트랜지스터 T ₁ 조건 T 트랜지스터 잘라 들어간 _2가 출력에 기여하는 도통 얻는다. 따라서 두 사이클 모두에서 각 트랜지스터는 교대로 전도됩니다. 출력 트랜스포머 T _r3 은 거의 왜곡되지 않은 출력 파형을 생성하는 두 전류를 결합하는 역할을합니다.

클래스 B 푸시 풀 증폭기의 전력 효율성

각 트랜지스터의 전류는 하프 사인 루프의 평균값입니다.

하프 사인 루프의 경우 I _dc 는 다음과 같이 지정됩니다.

$$ I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} $$

따라서,

$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right] $$

여기에서는 푸시 풀 증폭기에 두 개의 트랜지스터가 있으므로 요소 2가 도입됩니다.

콜렉터 전류의 RMS 값 = $ (I_C) _ {max} / \ sqrt {2} $

출력 전압의 RMS 값 = $ V_ {CC} / \ sqrt {2} $

최대 전력의 이상적인 조건에서

따라서,

$$ (P_O) _ {ac} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} = \ frac {( I_C) _ {최대} \ times V_ {CC}} {2} $$

이제 전반적인 최대 효율성

$$ \ eta_ {전체} = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

$$ = \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} $$

$$ = \ frac {\ pi} {4} = 0.785 = 78.5 \ % $$

수집기 효율성은 동일합니다.

따라서 클래스 B 푸시 풀 증폭기는 클래스 A 푸시 풀 증폭기보다 효율성을 향상시킵니다.

보완 대칭 푸시 풀 클래스 B 증폭기

방금 논의한 푸시 풀 증폭기는 효율성을 향상 시키지만 중앙 탭 변압기를 사용하면 회로가 부피가 크고 무겁고 비용이 많이 듭니다. 회로를 간단하게 만들고 효율을 높이기 위해 다음 회로도에서와 같이 사용되는 트랜지스터를 보완 할 수 있습니다.

위의 회로는 푸시 풀 구성으로 연결된 NPN 트랜지스터와 PNP 트랜지스터를 사용합니다. 입력 신호가 적용되면 입력 신호의 양의 반주기 동안 NPN 트랜지스터가 전도되고 PNP 트랜지스터가 차단됩니다. 네거티브 하프 사이클 동안 NPN 트랜지스터가 차단되고 PNP 트랜지스터가 전도됩니다.

이런 식으로 NPN 트랜지스터는 입력의 양의 반주기 동안 증폭되고 PNP 트랜지스터는 입력의 음의 반주기 동안 증폭됩니다. 트랜지스터가 모두 서로 보완 적이지만 클래스 B의 푸시 풀 구성으로 연결되어있는 동안 대칭 적으로 작동하기 때문에이 회로는Complementary symmetry push pull class B amplifier.